Güç Elektroniği Bitirme Tezi Önerisi

[FxDev]

Gelişen yenilenebiilir enerji alanı ile ilgili güç elektroniği konusunda çalışmak isteyenler mutlaka ama mutlaka H5 topolojisine aşina olmalılar. Türkiye'de bir kaç kuruluş tarafından yüksek verimli şebekeye bağlı/bağsız solar inverterler yapılıyor. Bu konuda çalışmak isteyenlere şimdiden önerim olsun.

http://www.power-mag.com/pdf/feature_pdf/1418228828_Vincotech_Feature_0714_Layout_1.pdf

[OG]

5KW dan 47,7 mm fark ile 10KW ( iki kat güç ).
Katkısı ne, detaylı incelemek gerek.

[mistek]

@FxDev hocam Yüksek lisans tez çalışması olarak on grid inverter yapmayı planlıyorum. Konuya çok vakıf değilim hem öğrenip hem uygulama yapmak niyetim var. Topoloji olarak bilinen klasik topolojiler haricinde 3-level, H5 gibi terimleri açıkcası ilk sizden duydum. Tecrübelerinizi biraz daha aktarmanız mümkün mü? En azından bir yol haritası çıkarabilirsek öğrenme süreci adına güzel adım atmış oluruz.

[mert3162]

https://320volt.com/elektrik-elektronik-muhendisligi-bitirme-projeleri/

burada bişiyler vardı başlangıç açısından inceleyebilirsin

[FxDev]

@mistek aslında bildiğimiz buck/boost topolojilerinin şebeke ile çalışılabilecek düzeye indirgenmiş halidir 2-Level, 3-Level, 5-Level, H5 topolojiler. H5 topolojisi patentli bir topoloji idi taki patent hakkı kalkana kadar. Dolayısı ile yeni yeni üreticiler o topolojide ürün çıkarmaya başladılar.

Öncelikle yapacağın uygulama izolasyonlu mu olacak izolasyonsuz mu buna karar vermen gerekiyor. İzolasyonsuz olacaksa verimler %97-98-99 olabiliyor. İzolasyonlu da %94-95 en çok gördüklerim. İzolasyonsuz yürüyeceğini tahmin ediyorum.

Dolayısı ile araştırman gereken yapı H5 topolojisi olmalı. Güç miktarını bilmiyorum yalnız PV girişine bağlı paralel kapasite üzerine biraz çalışman gerekiyor. Daha sonrasında çıkış LC katı var. Yarı iletken kısmında çok zorlanmazsın çünkü modül kullanımı zaten en ideale yaklaştırıyor olayları. Bunları sürme ve işlemci seçimi de ayrı bir macera olacak. H5 topolojinde kullanılan anahtarlamaya bakmanı öneririm, çok karışık bir PWM sürme tekniği yok, dolayısı ile dsPIC, STM32F334 hız istersen STM32F4 serileri senin için en uygunları olacaktır. Ben Texas DSP biliyorum diyorsan o kanaldan da ilerleyebilirsin.

Donanımı bitirdikten sonra bu konularda olmazsa olmazlardan ve zorlayıcı bölümlerden birisi "islanding" konusunu araştırmalısın. Yani şebeke gittiğinde, solar inverter'in kendi kendinden geri beslemesini almasını engelleyecek bir yöntem konusuna kafa yorman gerekecek. Bunun için şebeke empedansını ölçen algoritmalar mevcut.

Tüm bunların yanında bir de haberleşme vs. arayüz olmalı ki tadından yenmesin.

[mistek]

@FxDev hocam bilgi için teşekkürler.

Dediğim gibi konuya çok vakıf değilim. Tez kapsamında Donanımsal olarak iyi çalışan inverter yapmayı düşünüyorum. Zorlayıcı yada vakit alan güvenlik önlemleri daha sonra iyileştirilebilir olarak bakıyorum. Verim konusu önemli dediğiniz gibi izolasyonsuz tasarım avantajlı o konuyla ilgilide net bir karar verebilmiş değilim.

Kabaca 1-3kW'lık güc aralığında temel bir çalışma düşünüyorum.

Bu projede kendime kazandırmak istediklerim Sağlam donanım tasarımı, Topolojiyi kavramak ve kullanmak, Şebeke bağlantısını anlamak, Senkron çalışma sağlamak.

Projeyi prototip olarak bitirebilirsem sonra geliştirme yapabilirim.

Tez çalışmasını 6- 8 ay da bitirmeyi planlıyorum. Sizce böyle bir proje için yeterli bir süre midir? Ve tek başıma olacağım. 1 kişi yapabilir mi? Afaki bir soru oldu ama az çok tecrübelerinizden kaç kişilik bir proje olduğunu kestirebilirsiniz belki hocam.

Danışman hocamdan çok fazla yardım alamayacağım.

[FxDev]

@mistek : Danışman hocasından yardım alabilen var mıdır meçhul zaten.

Güç sistemlerine aşina isen kendimden örnek vereyim, bir UPS'in PFC bölümünü tam teşekküllü çalıştırmam 6-7 ayımı aldı. Ürün haline gelmesi için de bir 1-2 ay uğraşmam gerekti. Tabi burada başarı kriterlerin çok önemli. Inverter kısmı PFC'ye nazaran özellikle paralelleme vb. yapmayacağın için daha basit olabilir diye düşünüyorum.

6-8 ay belirlenen süreçte yeterli olabilir yalnız donanımsal yetiştirme konusunda iyi bir çalışma ve disiplin gerekecek. En kritik aşamalar ise PCB çizip gönderme alma donanımları birleştirme ve deneme safhaları. 1-3kW sistemlerde yaklaşık uğraşacağın akımlar 20-30A civarları. Örnek verdiğim modüllerle ilerleyebilirsen bu güçler hiç sorun değil. Hemen bir bobin hesaplama olayına girişmen gerekebilir. Seni yavaşlatacak yegane olaylar bunlar olacaktır. Bunları aşman için bazı firmaların hazır deneme kitleri oluyor, biraz tuzlu olabilir yalnız bunlara bakabilirsin.

Yapacağın proje normal şartlarda minimum 2 kişinin ilgilenmesi gerekir.
1) Donanım: Trafo hesapları, PCB tasarımı şekli, sürücü tasarımları, korumalar, varsa soğutucular, PCB, soketler, mekanik montajlar vb.
2) Yazılım: Cihazla ilgili tüm yazılımlar.

Normal şartlar altında bu tür bir projede 3 ile 5 kişi çalışır. PCB çizen ayrı birileri olur, mekanik montaj çizen birileri olur, tedarik vs. süreçleri ayrıdır.

Dediğim gibi burada koyacağın hedefler çok önemli.

1) Sağlam bir donanım altyapısı oluşturacaksın.
2) Bunları sağlam bir PCB/Mekanik alt yapıda buluşturacaksın.
3) Doğru elemanları seçeceksin.
4) Uygun işlemci ve donanımı sağlayacaksın.
5) İlk Inverter işlemlerine başlayacaksın.
6) İlk sinüsü elde edeceksin.

Bundan sonrası zamana ve yeteneğe kalmış.

7) Şebekeye senkron çalışacaksın.
8) Şebekeye enerji basacaksın.
9) MPPT, Islanding gibi algoritmalar işlenecek.
10) THD oranını iyileştirmeye çalışacaksın THD<%1~%2
11) Koruma fonksiyonlarını yazacaksın.
12) Kullanıcı arayüzü oluşturacaksın.
.....

Tüm bunların temelinde çok sağlam bir donanım yatıyor. Eğer bu donanım yeterli olmazsa diğer konularda çok kafan ağrıyabilir.

[mistek]

@FxDev anladım hocam proje benim için biraz ağır olacak gibi duruyor aynı zamanda öğrenmek istediğim bir konu da olduğu için tezi bu yıl bitirmek yerine uzatıp bu alanda çalışma yapmayı da düşünüyorum. Proje netleştikçe bu konuda el altında bulunması gereken okunması gereken kaynaklarla ilgilide öneride bulunursanız çok memnun olurum.

Birde hocam diğer ilgimi çeken konu elektrikli araçlar ve şarj konusu. Bu konuda düşünceleriniz nedir? Neler yapılabilir. Bu konu üzerine bir tez çalışmasını tavsiye edermisiniz?

[FxDev]

Açık konuşmak gerekirse en son hangi standardı kabul ettiler elektrikli araçlar konusunda bilmiyorum. Vestel'deki arkadaşlar çalışmalar yapmaya başladılar ama Tesla'yı mı örnek aldılar yoksa başka araçların şarj istasyonlarını bilemiyorum.

[mistek]

Teşekkür ederim hocam.